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基因治療載體新輔助—� 植物源重組人血清白蛋白
來源:禾元生�| �(fā)布時(shí)間:2023-06-12| �(diǎn)擊量�3631

基因治療,是一種利用基因載體將外源的正?;蚧蛴兄委熥饔玫幕�?qū)氚�?xì)胞,以糾正或�(bǔ)償缺�/異常基因引起的疾�,從而達(dá)到治療目的的技�(shù)。基因治療的成功�(shí)施離不開基因載體�(fā)揮的巨大作用,基因載體如同一�(gè)�(yùn)載工�,可以將目的基因�(yùn)送到目的�(xì)胞中�

一、基因載體分類與安全

出色的基因載體應(yīng)具有基因遞送效率高、基因釋放及表達(dá)效果好、細(xì)胞相容性好、體�(nèi)�(yīng)用免疫原性低等優(yōu)�(diǎn)。目前,基因載體包括兩類:病毒載體和非病毒載體�

病毒載體�目前病毒載體仍然是臨床試�(yàn)的主流載�,超�2/3的臨床試�(yàn)選用了病毒作為載體。當(dāng)前在基因治療�(lǐng)域使用最廣泛的病毒載體包括逆轉(zhuǎn)錄病� (retro virus, RV) 和慢病毒(lentivirus, LV) 、腺病毒 (adeno virus, Adv) 以及腺相�(guān)病毒 (adenoassociated virus, AAV) 等載��2017�,The Journal of Gene Medicine 曾統(tǒng)�(jì),腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒是�(dāng)�(shí)臨床試驗(yàn)中使用最多的病毒載體,分別占到了20.5%�17.9%。慢病毒和AAV 僅占7.3%�7.6%。而近年來,研�(fā)人員逐漸意識(shí)到腺病毒的高免疫原性引起的過度免疫反應(yīng)和逆轉(zhuǎn)錄病毒整合突變效�(yīng)潛在的致癌風(fēng)�(xiǎn),臨床試�(yàn)中更多采用了安全性更好的慢病毒和AAV。AAV更是憑借其安全性好,免疫原性低,體�(nèi)�(kuò)散能力強(qiáng),能介導(dǎo)基因的長期穩(wěn)定表�(dá)等優(yōu)�(diǎn),一躍成為非常受歡迎的病毒載�,被廣泛�(yīng)用于體內(nèi)基因治療。根�(jù)國海證券2020年底的統(tǒng)�(jì),在臨床試驗(yàn)使用的病毒載體中,AAV占比超過40%;慢病毒的占比緊隨其后,達(dá)�30.7%�

除了上述幾種常用的病毒載體外,在臨床基因治療中還有牛痘病毒載�、痘病毒載體、單純性皰疹病毒載體等�

但即便是被廣泛認(rèn)為具有更好的安全性和低免疫原性的AAV載體,也被陸�(xù)�(fā)�(xiàn)具有安全�(fēng)�(xiǎn)�2018�1�29�,Human Gene Therapy雜志�(fā)表了美國賓夕法尼亞大�(xué)佩雷爾曼�(yī)�(xué)院James.M.Wilson教授�(tuán)�(duì)的研究文�,該研究�(rèn)為靜脈高劑量注射AAV病毒用于基因治療�(huì)有嚴(yán)重毒�[1]

�(jù)Audentes Therapeutics�(bào)��2021�9�,安斯泰來的AT132�2/3期試�(yàn)中累�(jì)�(dǎo)致了4名患者因肝臟副作用而死�。安斯泰來的AT132使用的基因載體正是病毒載�——AAV8�

2021�7月,美國基因療法公司Adverum Biotechnologies Inc. (NASD-AQ:ADVM,Adverum)暫停了其AAV基因治療藥物ADVM-022用于治療糖尿病性視�(wǎng)膜病變黃斑水�(DME)的II期臨床試�(yàn),原因是一例受試者在接受單次高劑量治�30周后,出�(xiàn)了眼壓過�、炎癥以及失明等�(yán)重不良反�(yīng),引�(fā)了業(yè)界對該藥物安全性的�(dān)��

病毒載體存在潛在安全性問題,且病毒載體容量有�,這些行業(yè)以及研究痛點(diǎn)促使了非病毒載體系統(tǒng)的發(fā)��

非病毒載體:利用非病毒的載體材料的物化性質(zhì)來介�(dǎo)基因的轉(zhuǎn)�,非病毒載體具備無傳染性,沒有載體容量限制,材料來源廣泛,化學(xué)�(jié)�(gòu)可控�,且易于大量制備,在表達(dá)�(zhì)�、反義寡核苷酸或反義表達(dá)�(zhì)粒真核細(xì)胞的靶向�(zhuǎn)移中,有著病毒載體不可替代的作用。常見的非病毒載體有陽離子多聚物載體、脂�(zhì)體載體、樹狀聚合物載體和納米顆粒載體�

與病毒載體相�,非病毒載體具有低成�、易�(guī)?�?、外源基因長度不受限制、生物安全性更高等�(yōu)�(diǎn)。在未來的臨床應(yīng)用中非病毒載體能提供更安全的替代方案。非病毒載體雖然有著諸多�(yōu)�(diǎn),但也存在著明顯的缺�(diǎn):①�(zhuǎn)染效率不理想;②外源基因轉(zhuǎn)�(dǎo)到宿主細(xì)胞后表達(dá)�(shí)間短,③非特異性靶向較高等,因此非病毒載體�(jìn)入臨床治療仍然需要�(jìn)行技�(shù)的優(yōu)化和革新以確保非病毒系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效��

二、人血清白蛋白與重組人血清白蛋白在基因治療載體中的應(yīng)�

01.作為病毒載體保護(hù)�

逆轉(zhuǎn)錄病毒RV和慢病毒LV中脂�(zhì)包膜的存在降低了它們作為載體的�(wěn)定�,同�(shí)提高了它們的剪切敏感�,病毒載體的不穩(wěn)定性會(huì)�(dǎo)致此類顆粒面臨巨大的�(chǎn)量損�(可高�(dá) 70%),同�(shí)不能使用除菌過濾的方法也是一�(gè)巨大的挑�(zhàn)�

白蛋白常用于病毒載體的穩(wěn)定劑。使用白蛋白對穩(wěn)定性差的蛋�、抗�、細(xì)胞以及病毒載體�(jìn)行保�(hù)可以避免其在體外失活,被廣泛�(yīng)用于病毒疫苗,細(xì)胞治療等生物制品的研�(fā)與生�(chǎn)中間過程,以及藥物制劑穩(wěn)定劑的藥用輔料�

另外白蛋白對于病毒載體的功能�(yōu)化也具有�(dú)特的作用。Luis Alfonso Rojas�[2]利用白蛋白與重組腺病毒載體結(jié)合,使得該載體在全身給藥�(shí)免受中和抗體(NAbs)的攻�,使得病毒載體更加高效低�(�1)同時(shí)也降低了腺病毒的�(xì)胞毒��

�1:白蛋白-腺病毒整合載體構(gòu)�[2]

這種白蛋�-病毒的結(jié)合載體可改善病毒安全性或許會(huì)成為基因治療�(lǐng)域更有潛力的載體模型�

02. 作為裝配非病毒載體的原料

非病毒載體結(jié)合DNA分子主要依靠靜電相互作用和化�(xué)�。形成的載體� 因復(fù)合物能夠保護(hù)DNA分子免受核酸酶降�,并且具有的正電性使�(fù)合物體系 保持�(wěn)定從而利于細(xì)胞內(nèi)吞作用�(jìn)�;在�(jìn)入靶�(xì)胞后,復(fù)合物以內(nèi)含體形式存在;隨后,該�(nèi)含體被溶酶體吞噬,為避免外源基因被溶酶體酶降�,要求能夠及�(shí)有效地從溶酶體內(nèi)逸出;�(fù)合物從內(nèi)含體釋放�(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后釋放出DNA;隨后,DNA�(jìn)入細(xì)胞核并與染色�(zhì)基因組重組,使外源基因穩(wěn)定表�(dá)(�2)�

�2:非病毒載體外源基因?qū)�?表達(dá)過程[3]

亢曉峰組[4]對人血清白蛋白制備裝載DNA的納米載體�(jìn)行了�(gòu)建和測試,結(jié)果表明白蛋白納米管展�(xiàn)了優(yōu)良的DNA吸附能力,同�(shí)在提升離子濃度的條件下白蛋白納米管可對DNA�(jìn)行有條件的釋放,其研究結(jié)果為白蛋白納米管作為基因治療的非病毒載體的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)�

03.重組血清白蛋白在基因載體中的優(yōu)�

人血清白蛋白(human serum albu-minHSA)作為人體血液的組成部分之一,本就與人體擁有極好的相容�,同�(shí)含有多�(gè)藥物�(jié)合位�(diǎn),炎癥或者腫瘤靶向性,且具有長�(dá)19天的半衰�,是非常理想的藥物載�。白蛋白載體藥物中以2005年上市的紫杉醇白蛋白�(jié)合型(Abraxane)最為知�。然而由�天然人血清白蛋白供應(yīng)不穩(wěn)定,且含有血液病毒安全隱�,因此白蛋白在基因治療的�(yīng)用潛力一直未被徹底開�(fā),針對上述人血清白蛋白的不足之處,武漢禾元生物科技股份有限公司依托專利技�(shù)平臺(tái)——水稻胚乳�(xì)胞生物反�(yīng)器高效重組蛋白表�(dá)平臺(tái)(OryzHiExp)和重組蛋白純化技�(shù)平臺(tái)(Oryzpur)研發(fā)出了植物源重組人血清白蛋白OsrHSA,完全可以替代人血清白蛋白為基因載體提供更安全,供�(yīng)更有保障的選��

總結(jié)

在基因治療研究火熱的今天,植物源重組人血清白蛋白 OsrHSA �(chǎn)量穩(wěn)定成分明�,同�(shí)由于植物源重組人血清白蛋白 OsrHSA 具有�(yōu)秀的相容�,其可以提升病毒載體的穩(wěn)定�,降低其免疫原�。因此,植物源重組人血清白蛋白 OsrHSA 可成為基因治療研究的新選��

參考文�(xiàn)

[1]Christian Hinderer , Nathan Katz, et al. Severe toxicity in nonhuman primates and piglets following high‐dose intravenous administration of an AAV vector expressing human SMN[J]. Hum Gene Ther, 2018;29(3):285-298

[2]Rojas LA, Condezo GN, Moreno R, et al. Albumin-binding adenoviruses circumvent pre-existing neutralizing antibodies upon systemic delivery. J Control Release. 2016;237:78-88.

[3]Yin H, Kanasty RL, Eltoukhy AA, et al. Non-viral vectors for gene-based therapy[J]. Nature Reviews Genetics, 2014,15(8):541-555

[4]焦培�. 人血清白蛋白納米管的制備及其對核酸吸附與釋放性能的研究[D]. 西北大學(xué), 2015.

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